Aparato experimental

Para a realização de estudo de capacidade natatória, dentre os aparatos experimentais descritos no capítulo 2, optou-se por utilizar o respirômetro de Brett, equipamento amplamente adotado em estudos dessa natureza.

Foram construídos dois túneis hidrodinâmicos, um com diâmetro nominal de 150 mm e outro de 250 mm. O primeiro possibilita o estudo de indivíduos com pequeno porte, enquanto o segundo, além de permitir o estudo de peixes maiores, foi desenvolvido para realizar também testes em campo.

3.1.3.1.Túnel Hidrodinâmico com diâmetro nominal de 150 mm

O primeiro aparato, construído para o presente trabalho e utilizado no levantamento da capacidade natatória do piau e do mandi, trata de um túnel hidrodinâmico alimentado por duas bombas centrífugas com baixa altura de recalque. Possuindo seção transversal circular, o túnel tem seu funcionamento como conduto forçado. Um esquema geral deste aparato é apresentado na FIG. 3.3.

O sentido do escoamento, indicado na FIG. 3.3 com uma seta, é determinado pelas bombas que, succionando de forma afogada uma caixa de 5000 litros, recalcam uma vazão de até 0,042 m3/s para o respirômetro.

A ligação entre as bombas e o túnel é feita por meio de tubulação flexível (mangote) de 101,6mm (4”) e de a uma conexão do tipo Y, feita de fibra de vidro e PVC. A partir dessa conexão inicia-se a tubulação rígida que é constituída por três trechos. O primeiro é feito em PVC e possui 150mm (6”) de diâmetro interno e 3500 de extensão (23 diâmetros a montante da seção de teste). O segundo trecho é a seção de teste em acrílico, com diâmetro interno de 144 mm, espessura da parede de 4mm e comprimento de 1120 mm. A seção final possui um diâmetro interno de 150 mm (6”), extensão de 2300 mm (15 diâmetros a jusante da seção de teste) e também é feita em PVC (FIG. 3.3). Nessa última seção encontra-se acoplado o medidor eletromagnético de vazão (FIG. 3.4).

Os trechos a jusante e a montante da seção de testes operam como redutores de interferência tanto da bomba como do registro gaveta (R3) posicionado na saída do sistema.

Além do tubo de acrílico, a seção de teste também possui, acoplada a essa tubulação, conexões de PVC do tipo Tê nas duas extremidades (FIG. 3.5), que servem para entrada e retirada do peixe a serem ensaiados. O trecho em acrílico permite a visualização do animal, que é confinado na mesma através de telas colocadas entre as conexões Tê e os tubos de PVC (FIG. 3.5 e FIG. 3.6). O esquema da FIG. 3.7 indica as dimensões da tubulação rígida.

FIGURA 3.3-Esquema do aparato de DN 150 mm Mangote Piscina Mangote Bomba 1 Bomba 2 Tubulação Rígida de 150mm (6”) Seção de Teste Tubulação Rígida de 150mm (6”)

R3-Registro gaveta de saída do sistema

Sentido do escoamento

no tubo amarelo

FIGURA 3.4- Medidor de vazão eletromagnético

FIGURA 3.5-Vista geral da seção de teste

FIGURA 3.6- Tela feita de fio de cobre para confinamento do peixe na seção e teste.

FIGURA 3.7- Esquema da tubulação rígida do terceiro aparato

As duas conexões Tê são vedadas por tampas e possuem um “soquete” que conduz o peixe para seção de teste. Esse componente também é responsável por conformar a confluência do

1120 mm

2000 mm _{3500 mm (23φ}

int) 2300 mm (15 φint)

Tê, fazendo com que seção de teste não tenha locais aonde o escoamento possa desviar (FIG 3.8).

FIGURA 3.8 - a) Soquete das conexões Tê

b) vista interna da conexão com o soquete moldando a seção de passagem do escoamento e da grade

Como a pressão é um fator que pode influir na capacidade natatória do peixe, o aparato possui ainda entradas para manômetros do tipo Bourdon, antes e depois da seção de teste, bem como tomadas para pressão diferencial entre esses dois pontos (FIG. 3.9).

FIGURA 3.9-Tomadas de pressão e manômetros

Três registros gavetas fazem o controle da entrada e saída da água no aparato. Dois se situam nas saídas da bomba. O terceiro registro (R3) se localiza próximo ao final da tubulação rígida (FIG. 3.10) e possui acionamento elétrico. No processo de medição, eles são essenciais para manutenção de água dentro do sistema durante a colocação e a retirada do peixe, que ocorre com as bombas desligadas.

FIGURA 3.10-Registro gaveta de saída do aparato

Para melhor controle da vazão dentro do túnel hidrodinâmico as bombas são acionadas com conversores de freqüência que, através da alteração desse parâmetro, mudam a rotação das bombas e conseqüentemente a vazão recalcada pela mesma. A FIG. 3.11 mostra os dois conversores usados, que são da marca Siemens e Weg.

3.1.3.2.Túnel Hidrodinâmico com diâmetro nominal de 250 mm

O segundo aparato experimental utilizado foi baseado nos mesmos princípios do primeiro. Objetivo da sua construção foi possibilitar a medição da capacidade natatória de espécies maiores, como a curimba, Prochilodus costatus.

Devido à algumas dificuldades encontradas no processo de manutenção dos peixes de maiores porte em laboratório, o segundo aparato foi construído pensando na possibilidade futura de seu uso em campo.

Dessa forma, o sistema consiste em um outro túnel hidrodinâmico cujo diâmetro nominal é de 250 mm. Para facilitar seu transporte, a estação de bombeamento é separada do conjunto onde está assentado o túnel (FIG. 3.12). Duas bombas centrífugas de 20 cv (FIG 3.13), instaladas de forma paralela, geram individualmente escoamentos que, após passarem por registros gaveta, são unificados no barrilhete. A junção do sistema de bombeamento com a tubulação rígida é feita por meio de mangote, cujo diâmetro é 8” (200 mm).

Logo no início do túnel, um laminador foi construído para reduzir os movimentos helicoidais do fluxo gerados pelas bombas (FIG. 3.14).

Após passar pelo laminador, o escoamento é conduzido por um trecho reto de tubulação, de DN igual a 8”, até um medidor eletromagnético de vazão. Logo em seguida, o diâmetro é aumentado para 10” (250 mm), através de uma ampliação. Trata-se do início da seção de teste, delimitada por uma tela, que evita a saída do peixe da área visualizável. A partir desse ponto tem-se uma tubulação de acrílico cujo comprimento é 1500 mm (FIG. 3.15).

Para confinar os peixes apenas no acrílico, a tela de montante da seção de teste é móvel. A FIG. 3.16 mostra o detalhe da movimentação dessa tela.

Após a seção de teste, segue uma cruzeta para introdução e retirada do peixe no aparato (FIG 3.17 a). O monitoramento da pressão dentro do aparato é feito por um manômetro Bourdon localizado antes da seção de acrílico (FIG. 3.15).

Finalmente para controle da pressão do escoamento dentro do aparato, um registro borboleta foi colocado no final da tubulação rígida (FIG. 3.17 b).

FIGURA 3.12- Esquema do aparato de DN 250 mm

Válvula pé de crivo (ou de retenção)

Estação de bombeamento Registro gaveta de saída Seção de teste Laminador Medidor Eletromagnético Cruzeta Mangote Mangote

83 FIGURA 3.13- Sistema de bombeamento do aparato 2

FIGURA 3.15- Seção de teste do aparato 2

FIGURA 3.16- Detalhe da movimentação da tela de jusante

a) b)

FIGURA 3.17 a) Cruzeta para introdução e retirada do peixe b) Registro gaveta de saída

Para acionamento das bombas, foi construído um painel com 2 conversores de freqüência e um exaustor (FIG. 3.18). Através dele podia-se alterar a rotação das bombas e conseqüentemente a vazão dentro da seção de teste.

FIGURA 3.18- Painel de acionamento das bombas

Para melhor visualizar as diferenças entre os dois aparatos a TAB. 3.2 traz uma comparação entre os mesmos.

TABELA 3.2

Especificações Técnicas dos dois aparatos experimentais Vazão Máxima (m3/s) Diâmetro da Seção de Teste (mm) Velocidade Máxima na Seção de teste (m/s) Comprimento Total do Túnel Hidrodinâmico (m) Potência de acionamento total (cv) Aparato 1 0,042 150 2,6 7,80 15 Aparato 2 0,160 250 2,62 7,50 40

3.1.3.3.Montagem para medição da velocidade de explosão

Para se obter a velocidade de explosão, optou-se por utilizar um sistema estático, ou seja, sem escoamento, no qual o peixe desenvolvesse tal velocidade através de um estímulo mecânico. Assim, todo o processo de medição se baseia na aquisição da distância percorrida pelo peixe e no tempo gasto neste percurso.

Montou-se, portanto, um aquário (FIG. 3.19) cujo fundo e uma das laterais receberam um anteparo com divisões de 1 em 1 centímetro. Estas divisões foram marcadas com espessura mais grossa a cada 3 cm. Como a movimentação do peixe é livre dentro do aquário, o sistema de determinação da distância vertical e horizontal permite que seja analisada a explosão nas várias direções em que peixe pode assumir após estímulo.

FIGURA 3.19- Aparato para determinação da explosão

Para determinação tanto da distância como do tempo de explosão, todos os testes foram filmados com uma câmera Sony DCR-DVD201 NTSC. De forma obter o percurso na vertical e na horizontal, foi fixado um espelho inclinado logo acima do nível d’água (FIG. 3.19).

3.1.4. Procedimento Experimental